徹底解決北京缺水的治本途徑課件

1、海洋水庫為京津唐地區(qū)提供質(zhì)優(yōu)量大淡水的可行性分析楊樹清教授澳大利亞臥龍崗大學(xué)E-mail: .au 1第1頁，共41頁。主要內(nèi)容人類治水演變趨勢海洋水庫的概念及作用國內(nèi)外海洋水庫發(fā)展概況、經(jīng)驗及教訓(xùn)天津建設(shè)海洋水庫的可行性；水量分析水質(zhì)分析成本分析經(jīng)濟(jì)、生態(tài)效益分析比較結(jié)論和建議2第2頁，共41頁。321st Centurys 14 Grand Eng Challenges Make solar energy affordableProvide energy from fusion Develop carbon sequestration methodsManage

2、 the nitrogen cycleProvide access to clean waterRestore and improve urban infrastructureAdvance health informatics8. Engineer better medicines 9. Reverse-engineer the brain10. Prevent nuclear terror11. Secure cyberspace12. Enhance virtual reality13. Advance personalized learning14. Engineer the tool

3、s for scientific discoveryBy US National Academy of Engineering Our target3第3頁，共41頁。4全球水循環(huán)-百川歸海天然的，巨大的海水淡化廠；海洋資源中最大的是淡水資源沿海地區(qū)缺水的本質(zhì)并不存在嚴(yán)格意義上的缺水，而是缺乏大庫容的水庫兩種根本不同的概念，不能混為一談。海水淡化的技術(shù)路線就是：先污染、后治理。4第4頁，共41頁。Monthly Precipitation Percentage in World Metropolises 北京 巴黎柏林倫敦馬德里年降雨(mm)630.8566.4586.7581.7419.1一

4、月8.76.7二月6.610.3三月6.110.3四月7.910.3五月5.49.0六月12.39.410.07.07.3七月33.79.4八月30.39.0九月7.89.0十月10.111.5十一月1.59.07.410.913.3十二月8.79.75第5頁，共41頁。6人體是水的衍生劣質(zhì)淡水=謀殺.-National Geographic(2010), 217-4.6第6頁，共41頁。人類治水思路的演變洪荒時代

5、：導(dǎo)洪入海工業(yè)革命以來：山區(qū)水庫現(xiàn)代社會：平原水庫，遠(yuǎn)程調(diào)水，抽取地下水，海水淡化、污水回用。時代潮流：21世紀(jì)是海洋的世紀(jì)，21世紀(jì)是水的世紀(jì)。將來趨勢：海洋水庫。中華民族的政治、經(jīng)濟(jì)、文化和人口的重心從黃土高坡一步一步走下來 （寶雞、西安、洛陽、開封到今天的沿海一帶）。于此相對應(yīng)的是水資源開發(fā)和利用的方式及地點(diǎn)的變化：鄭國渠、都江堰、黃河長江中游堤防，清代永定河工程。一步步走向海洋。每個歷史時期都具有鮮明的水利時代特征7第7頁，共41頁。水之興衰國運(yùn)所系秦王掃六合-取決于都江堰、鄭國渠明王朝的覆滅源于15年的干旱缺水風(fēng)調(diào)雨順才能國泰民安8第8頁，共41頁。中國的水危機(jī)之一-缺水據(jù)預(yù)測，20

6、30年我國城鄉(xiāng)用水總量將達(dá)7000-8000億立方米，接近實際可能利用的水資源量（約8000-9500億立方米），供需矛盾突出并將長期存在。在我國600多個城市中，有400多個城市供水不足,其中嚴(yán)重缺水的城市有110個。全國正常年份缺水約500億方。用傳統(tǒng)的思路、辦法解決不了我國水資源短缺問題。9但是，全國江河平均每年入海水量約為16000億立方米，且主要集中在汛期。第9頁，共41頁。 我國絕大部分淡水資源以洪水形式白白流失Month第10頁，共41頁。水庫群國際先進(jìn)大都市群，其水源地建設(shè)通常具有三大特征：1，多種水源互補(bǔ)；2，具有預(yù)備水源地；3，水庫庫容遠(yuǎn)超過用水量。如紐約建有兩大水源地，蓄

7、水量可滿足二年用水之需；東京建有8個水源地，蓄量為日供水量的141倍，就連世界上最缺淡水的國家之一 新加坡的蓄水量也可滿足半年用水之需。與之對照，我國城市水源大多單一，蓄水量明顯不足。無錫的太湖水源地被污染，就全城斷水。如北京僅有官廳、密云水庫，天津有于橋、潘家口水庫。如遇恐怖襲擊（向水庫投毒，后果不堪設(shè)想）。11第11頁，共41頁。海洋水庫群方案雖然世界普遍性地缺水,但是這并不是由于降雨量缺乏所造成的.實際上僅僅整個降雨量的1/6才被人類所利用,其余的5/6全部白白流入海里.”以中國為例,缺水的城市都是富裕的沿海城市,如大連,青島,寧波,廣州,深圳.然而中國18000公里的海岸線上有1600

8、0億立方米的淡水流入海中(相當(dāng)于平均每公里海岸線入海水量為1億立方米)。中國年缺水量僅500億立方米.也就是說只要僅僅取入海淡水量的極小一部分(12%),就能滿足全國的淡水需求量,解決全國性的淡水缺乏問題.12第12頁，共41頁。洪水資源化-海洋水庫定義：凡是在海水中建立的，蓄水水質(zhì)與當(dāng)?shù)睾Ｋ|(zhì)不同的水庫，可統(tǒng)稱為海洋水庫。按地理位置可細(xì)分為：河口水庫，灘涂水庫，海灣水庫。按水質(zhì)可細(xì)分為：優(yōu)質(zhì)淡水水庫，中水水庫，污水水庫；壓艙水水庫。按壩體可分為：硬體壩和軟體壩 。也可分為：天然的(太湖、西湖）和人工的。13第13頁，共41頁。香港海洋水庫14第14頁，共41頁。澳門海洋水庫15第15頁，共

9、41頁。海洋水庫實例河口型16第16頁，共41頁。海洋水庫實例17第17頁，共41頁。韓國Shiwa海洋水庫18第18頁，共41頁。海洋水庫實例邊灘型19第19頁，共41頁。上海青草沙海洋水庫 20第20頁，共41頁。海洋水庫與南水北調(diào) 中國工程院的研究指出:南水北調(diào)過黃河以后，調(diào)蓄問題未能很好解決，是影響實施的關(guān)鍵之一，必須妥善解決。丹江口水庫庫容有限，無法滿足多年調(diào)節(jié)的需要，漢江調(diào)水只能在一半左右的年份向北方供水。 21第21頁，共41頁。海洋水庫可包括飲用水、工農(nóng)業(yè)及污水子庫入流閘門優(yōu)質(zhì)淡水子庫污水子庫（凈化河流，處理以后，排入渤海）海水調(diào)制閘門渤海灣22第22頁，共41頁。天津海洋水庫

10、的水量分析海河流域引灤入津：灤河流域南水北調(diào)工程：長江流域引黃入津：黃河流域23第23頁，共41頁。劉昌明院士：南北同枯的幾率14.29%，南北同豐為19.05%，這兩種情況下南水北調(diào)可能也無法發(fā)揮作用。他們的研究顯示：即南水北調(diào)空置的年份可高達(dá)60%，而在”北方最缺水的冬季這一頻率更可高達(dá)72%”。他們呼吁南水北調(diào)要充分考慮工程的調(diào)蓄能力，科學(xué)調(diào)控。中國水利學(xué)會的研究報告：華北缺少大型調(diào)節(jié)水庫將制約南水北調(diào)的工程效益。24問題是： 有水蓄不了第24頁，共41頁。天津海洋水庫的水量分析集水面積：292萬平方公里，居世界第一。集水區(qū)流失水量/年：1.1萬億立方米，世界第一缺水量：小于50億立方米

11、25第25頁，共41頁。天津海洋水庫的水質(zhì)分析以洪水開發(fā)利用為目標(biāo)，達(dá)到分洪減災(zāi)和水資源利用雙重目的。洪水期污染物濃度最低，水質(zhì)最優(yōu)。26第26頁，共41頁。天津海洋水庫的成本分析海洋水庫集水面積 (km2)圍堤長度 (km)蓄水量 (億方)造價（億美元）完工年份荷蘭，須得海17萬33561937上海青草沙180萬435.53282011韓國新萬金332335.30212006新加坡Marina Bay1130.350.425152008香港船灣45.922.300.07196827第27頁，共41頁。天津海洋水庫與上海青草沙海洋水庫的對比上海青草沙天津海洋水庫圍堤長（公里）4345圈圍面積（

12、km2)60250有效庫容達(dá)(億方）5.531020工程造價（億元）170200主要工程項目水庫、過江隧洞、管道及泵站水庫、管道、泵站受益人口（千萬）13（天津及北京）28第28頁，共41頁。天津海洋水庫與上海青草沙海洋水庫的對比上海青草沙天津海洋水庫供水需求位于東方水都位于極度干旱地區(qū)氣候地理條件位于開敞式海域，年年有臺風(fēng)，浪高流急位于半封閉式海灣，風(fēng)平浪靜河流海床長江泥沙發(fā)育而成，不斷演變，海床如豆腐由黃河泥沙淤積而成，岸線穩(wěn)定，海床易于施工施工工期（年）33老百姓反映爭先搶喝長江水可以預(yù)言：老百姓搶喝這一天然礦泉水29第29頁，共41頁。不同方法的效益對比（年產(chǎn)5億方淡水） 內(nèi)陸水庫海水

13、淡化污水回用海洋水庫能耗 (109 kWh)02.01.00二氧化碳排放 （106 ton） 03.33 1.670建設(shè)成本(億美元$114。292.810028維修成本低高高低對生態(tài)系統(tǒng)的影響下游喪失生物多樣性日積月累的高濃度鹽水排放，形成海洋生態(tài)污染無無工作壽命 （年）10020 20 萬壽無疆可持續(xù)性對下游影響不可逆轉(zhuǎn)不可持續(xù) 對海洋生物的影響不可逆轉(zhuǎn)可持續(xù)可持續(xù)30第30頁，共41頁。經(jīng)濟(jì)、生態(tài)效益分析比較三峽水庫運(yùn)行后，洞庭湖、鄱陽湖年年干枯的底朝天。長江上游還有20多座大型水庫在建?！澳戏剿?，可以借來一點(diǎn)”的假定已發(fā)生變化?？菁菊{(diào)水將加劇長江生態(tài)危機(jī)，調(diào)水區(qū)和受益區(qū)的矛盾將加劇建

14、設(shè)天津海洋水庫，格局將發(fā)生根本改變：枯季調(diào)水變?yōu)楹樗谡{(diào)水。減輕洪水災(zāi)害，為調(diào)出區(qū)減災(zāi)。31第31頁，共41頁。北京、天津供水一體化官廳水庫、密云水庫于橋水庫、潘家口水庫北京天津r = 150km32第32頁，共41頁。結(jié)論和建議第一，要改變我國京津唐地區(qū)缺水的現(xiàn)狀，必須徹底改變陸地水資源開發(fā)模式，將災(zāi)害洪水作為淡水資源，將海洋作為主戰(zhàn)場和著眼點(diǎn)。第二，天津具有得天獨(dú)厚的自然條件，建設(shè)海洋水庫。海河口存在質(zhì)優(yōu)量大的淡水資源，可從根本上保證該地區(qū)人民喝上優(yōu)質(zhì)淡水。第三，建立海洋水庫，在技術(shù)上是可行的，在經(jīng)濟(jì)上是合理的，是環(huán)境友好的、可持續(xù)的。第四，海河流域是我國政治、經(jīng)濟(jì)、文化、人口的重中之重，海洋水庫的建立是畫龍點(diǎn)睛之舉，就是中華民族騰飛的最重要一步。第五，建立海洋水庫將極大地提高南水北調(diào)的效益。建議盡快組織力量，開展研究。33第33頁，共41頁。謝 謝 ！Thanks for your attention 34第34頁，共41頁。華北地區(qū)海洋水庫整體布局35第35頁，共41頁。Proposed coastal reservoirs at the two river mouths Coastal reservoir36第36頁，共41頁。37Water Recycling (Australian) 37第37頁，共41頁。3838第38頁，共41頁。